[发明专利]一种缸内直喷双气体燃料点燃式燃烧及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及车用内燃机技术领域，具体涉及气体燃料内燃机控制及缸内直接喷射发动机。

背景技术

随着汽车保有量的逐年增加，汽车所消耗的石油量亦逐年增加。加之所探明的世界石油存储量不断减少，汽车燃烧石油燃料后排出的有害气体对环境造成的污染愈加严重且不可逆转，所以汽车发展对高效节能的要求也越来越高。随着空气污染程度的加剧以及排放法规的日益严格，为汽车寻找优质的发动机替代燃料和对发动机新型燃烧模式的探索已经势在必行。优质的发动机代用燃料可以减轻汽车给石油资源紧缺带来的压力，减轻能源危机。新型燃烧模式的发动机理论上既能降低发动机燃料的消耗，又可以减少有害物质的排放，同时达到降低能耗和减少污染的目的。汽车发展必须走一条与能源环境和谐共处的可持续发展之路。

近年来，气体燃料发动机受到关注程度不断增加，但是传统的气体燃料发动机有一定的缺点，气体燃料和空气一起进入发动机缸内，气体燃料占进气体积的一部分，使得进气量减少，充气效率降低；气体燃料的净能量密度低于石油燃料，使发动机的功率下降导致稀燃时功率不能满足驾驶要求等。基于上述的技术背景及现有气体燃料发动机存在的问题，本发明涉及的双燃料发动机克服了现有气体燃料发动机的缺点，而且能实现多种燃烧模式，并可通过不同燃烧模式之间的转换，实现发动机高效率低排放的燃烧。

缸内直喷技术，是指将喷油嘴安置在进排气门之间,将高压燃油直接注人燃烧室平顺高效地燃烧，通过均匀燃烧和分层燃烧的方式实现了在保证动力输出的情况下达到降低燃油消耗率的一种技术，尤其是使小负荷下的燃油消耗降低，同时使得爆震倾向也大大下降，动力性却得到很大提升的一种技术。目前，缸内直喷发动机的燃烧方式主要有两种，一种是分层燃烧的方式，另一种是均质燃烧的方式。在国内，缸内直喷发动机的燃烧方式是均质燃烧模式，这是由于分层燃烧模式对油品质量的要求较高，国内的油品不能使之长时间稳定的工作，而且在短时间内难以改善油品的质量，所以国内的缸内直喷发动机一直是采用均质燃烧模式。但是均质燃烧模式很难实现发动机的稀燃，进而限制发动机经济性的提高。

发明内容

本发明是一种缸内直喷双气体燃料点燃式燃烧装置，目的在于解决传统气体燃料发动机存在的缺点与国内缸内直喷发动机不能实现分层燃烧及燃烧产物难以控制的问题。本发明还可以使发动机在更大的空燃比下燃烧，在较高的压缩比下工作。通过控制系统，使发动机在不同工况下以不同的燃烧模式工作，使发动机在各种工况下都能对应最优的燃烧模式，在最优模式下稳定、高效工作。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，并结合附图做出具体说明。

参阅图1所示，本发明为一种缸内直喷双气体燃料分层燃烧装置，由发动机1、增压器4、双燃料存储罐2和3、三效催化转换器6、电子控制装置5等组成。发动机由进气系统、排气系统、双气体燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统等组成。双燃料供给系统由燃料存储罐2和3、气体燃料管路、气体燃料减压装置7和10、高压气轨17和18、气体燃料喷嘴9和12、气体燃料泄漏报警装置20和21等组成，气体燃料存储罐2、3与各自的喷嘴9、12相连，每个喷嘴均直接将燃料喷入发动机缸内。发动机增压器4与发动机的排气管15相连，对发动机的进气进行增压。EGR系统与发动机的排气管和进气管相连，使尾气随空气一起进入增压器。电子控制装置5接收发动机的各种运行参数信号，具体包括：油门踏板位置信号、发动机转速信号、曲轴位置信号、凸轮轴位置信号、润滑油压力信号、润滑油温度信号、冷却水温度信号、进气温度和压力信号、废气中氧气的浓度信号、爆震信号、双燃料温度和压力信号，输出端控制双燃料发动机的喷嘴、火花塞、增压器、EGR阀等装置。上述双燃料罐中气体燃料并非特定两种燃料，所述气体燃料A(辅助燃料)的火焰传播速度要高于燃料B(主燃料)，点火能量要低于燃料B的点火能量，同时燃料A的辛烷值要高。对燃料B的主要要求有燃料B的辛烷值要高，并且燃料B的净能量密度要相对较高。